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1、德国珩磨条国产化技术德国珩磨条国产化技术发动机技术处姚渝辉【摘要;通过对进口珩磨条的研制,探索其Bj作配方等关键技术参数.在设备进口一年后.国产珩磨条完全能替代进口珩磨条,为公司节约大量外汇资金.主题词!堑壁墨国产化技术.工发1简述:缶诛公司131车间发动机缸体机加生产线,在1996年初此进两台德国Nagei公司生产的缸孔专用珩磨机.用于加工JL368Q,JL462Q,/L465Q发动机珩磨.该专机配置使用三种珩磨条(粗珩,半精珩,精珩),均是随机床一起引进的,如按公司正常生产纲领,20万台缸体计算,珩磨条年消耗量相当大,并且进口珩磨条价格相当昂贵.长期进口不利工厂实际生产,所以急待进行德国珩
2、磨条国产化工作,降低发动机制造成本,有利汽车在市场上竞争.由于德国珩磨条采用德国企业标准,没有与国际标准并轨,机床验收时,提供德国Din标准牌号(粗珩D126,美精珩D54.精珩W1000)和部分技术参数,刀具外形尺寸图.由于金刚石珩磨条又小又薄,外形尺寸60x2x4ram.切削部分只有2mm厚,在压坯和烧结制造过程中,很容易产生变形.要求制作工艺手段很先进.各项技术指标控制要准确.小平台珩磨缸孔是发动机缸体加工工序最后一道精加工.其加工精度好坏直接影响发动机整机功率,燃烧室密封性;因此,国产化研制困难较大.所以我们在研制过程中,始终坚持以长安为主,外协制造厂家为辅.按照我方提供的技术要求,研
3、制国产珩磨条用于生产.2国产珩磨条的研制:机床名称:立式双轴自动找缸L珩磨机机床型号:T144,ZVS850T1轴粗珩缸L,使用8根珩磨条;2轴半精珩缸孔,使用5根珩磨条;精珩缸L,使用5根珩磨条.主轴形式:双进给式珩磨头精度控制:自动气动测量冷却过滤:煤油,磁滚纸带精过滤主轴转速:200r/min往复速度:18r/min工作节拍:145”珩磨次数:15次珩磨要求精度:圆度0.004,圆柱度0006,孔径公差O.01”5精糙度:RZ35珩磨是一种面接触的低速磨削,珩磨过程中珩磨条是以自锐形式进行孔修整.由于珩磨工作压力和加工质量的要求,必须保证珩磨条的粒度准确和硬度均匀.不但磨砂均匀分布,不允
4、许含有杂质和混有个别粗磨粒.收稿El期:19970213长安科技1999年第5卷第3期并要让珩磨条切削部分具有一定硬度,弹性和耐磨性,使其保证具备较好的加工效益,获得较好的加工精度为满足珩磨条各项指标的要求,我们项目研究主要从以下几个方面着手工作.21磨料的选择磨料是制造珩磨条的主要原材料,它主要有普通碳化硅,CBN,PCBN等品种可供选择,根据我们的加工对象曲轴箱,它是灰口铸铁,具有硬而脆性大的特点,不但要求加工精度高,使用寿命长,而且还要满足大批量生产需要.由于金刚石珩磨条使用寿命长,耐磨性强,不用经常更换和修整,便于自动测量控制.从成本上考虑它比较适合于粗珩,半精珩加工.碳化硅油石自锐性
5、好,可修复粗珩留下的尖角,缺陷,形成小平台,用于精珩缸孔比较好.所以,粗珩,半精珩缸孔选用人造金钢石磨料,国际代号为”D”,精珩缸孔选用碳化硅磨料,国标代号为”GC”.2.2粒度的选择在珩磨加工中,对磨具的粒度要求准确,不能像其他磨具那样有大的公差.因为珩磨加工珩磨条的归圆是靠自锐来完成,归圆后珩磨头加工精度控制一致性好,如果粒度不准确则会影响加工件的精度控制,除此之外要求在规定标号磨料中,严格检查筛选出不合格金刚砂粒,避免划伤工件加工表面,提高加工合格率.在保证加工件同样表面粗糙度的情况下,珩磨加工用磨料粒度要比一般磨削加工用的细.同时,粒度对几何开头精度和加工效率有直接影响;粒度粗则生产效
6、率高,但被加工件几何形状差;反之,粒度细则生产效率低,而被加工件几何形状好.所以,合理选择金刚砂粒度,是很关键的一环.结合我们产品精度要求,经过反复研究和现场工艺实验.拟定粒度牌号如下:粗珩采用100#粒度金刚砂,主要加工形成45.缸孔交叉贮油网纹,网纹深度00050008ram.保证Ra2.5,圆度0.004,圆柱度0006.半精珩采用240#粒度金刚砂,粗修整粗珩形成锋利尖角,保证Ral6,圆度0.004,圆柱度0.006精珩采用W500#粒度碳化硅磨砂,精修整半精珩留下剩余尖角,形成小平台支撑面,保证Ra35,圆度0.004,圆柱度0.0062.3硬度的选择由于珩磨条是在被加工表面上处于
7、面接触低速切削,需要有良好的自锐性,磨纯后的旧磨粒,自行脱落,暴露出后面锋利的新磨粒,高效率继续工作.所以硬度的选择比一般磨具更为重要.如果选的过硬,则珩磨条的自锐性不好,磨粒磨钝了仍不脱落,容易造成珩磨条气孔堵塞,使其切削能力降低,同时还使珩磨油石工件问磨擦力加大,工件表面容易因发热变形或烧伤.反之,虽切削能力好,但磨粒脱落太快,降低了珩磨条使用寿命,很难珩磨出正确的几何精度,其表面粗糙度也降低.另外,要求珩磨条本身硬度分布要均匀,误差值要小,应在-,5级之内一小级硬度差在510度左右,国外要求在3度以内).在严格控制下,才能满足产品精度要求.综上所述,结合缸体材料等参数,我们考虑选择硬度标
8、号为中硬ZYZY.即粗珩磨条硬度值HRB6580,半精珩磨条硬度值为HRB7585,精珩油石硬度中2.2.4浓度的选择浓度是指单位体积内含金刚砂的重量,它是超硬磨料磨具非常重要特性之一,它对磨削效率和磨削工序加工成本有很大影响.浓度过低,磨削效率不高;浓度过高,很多磨:粒过早脱落,使用很不经济,造成浪费.一般规定每立米厘米体积中含金刚砂4.4克拉l克拉:0.2克).超硬磨料的磨具浓度为:100%,每增加或减少1.1克拉则浓度增加或降低25%.姚渝辉德国珩磨条国产化技术经过我们多次工艺试验,在浓度50%,55%,65%,75%,100%之间进行切削性能比较,综合考虑各项指标,选定粗珩采用浓度55
9、%,半精珩浓度75%(精珩无浓度指标要求).2.5结合剂的选择结合剂是把许多细小的磨粒粘在一起而组成磨具的材料.它使磨具具有一定的形状和必要的强度.磨削时,磨粒在结合剂的支持下.可以对工件进行切削.当磨粒磨钝时,同样又能使磨粒及时碎裂或脱落,暴露出新磨粒,继续工作,保持珩磨条有良好的切削性能.结合剂的主要种类有:陶瓷,树脂,青铜电镀金属等它们各具特点,结合我们的产品是铸铁,国际上广泛推荐使用青铜结合剂(代号Q)的实际情况,由它制作的珩磨条是以铜粉,铝粉为主要结合剂材料,与磨料充分混合压制成型,经烧结而成,它具有强度高,耐磨性好,磨损小,使用寿命长,保持形状好,使用经济,能承受大的负荷的特点,比
10、较适合于铸铁加工在配方上,我们还添加一些MnZn合金粉末,以提高结合剂的脆性来改善自锐性,工艺上命名为脆青铜基结合剂,代号Ql粗珩金刚石珩磨条:D10055Q1CH半精珩金刚石珩磨条:D24075Q1CH精珩油石珩磨条:GC500SH2.6工艺研制我们邀请国内七家珩磨条制造厂家,参加考核竞争,根据各厂家工艺制造水平,产品质量等情况,选定23家作为配套协作伙伴.下面是工艺实验情况(表1)厂家名称实验日期品种效果重庆万斯成形公司1996年6月精,半精珩切削性能差,耐磨性差四川广汉超硬材料厂1996年6月精珩耐磨性差郑州雪莲珩磨油石厂1996年6月粗,半精珩,精珩切削性能差,粗糙度差北京冶末冶金研究
11、所1996年7月粗,半精珩耐磨性差,生产节拍低福建龙岩超硬研究所1996年7月,8月粗,半精珩各项指标良好武汉油石厂1996年7月,8月精珩各项指标良好郑州长葛磨具厂1996年l2月粗,半精,精珩切削性能差,粗糙度差按照以上实验情况,筛选出福建龙岩超硬研究所,武汉油石厂进一步作小批量上机实验,情况良好(详见标题3J3国产珩磨条的使用情况表1经过项目组多方努力,从1996年7月以来,我们进行了多次上机工艺试验工作.设计定型这后,先后经过小指量考核,批量考核,并组织了质量跟踪,简介如下:3.1首批上机使用情况(表2J珩条100根(12付)半精珩100根(20付)精珩70根(14付Jl由口工合格缸体
12、约4000台加工合格缸体20000台加工合格缸体6300台珩磨孔数16000个珩磨孔数80000个珩磨孔数25200个表2长安科技1999年第5卷第3期从工艺角度分析影响珩磨加工主要困素:由于我们精镗缸孔后留下的余量过大,个别批次(每5O台一批)达到0.1Omm以上(工艺要求加工余量控制在0.050.08ram范围J人造金刚石珩磨条对余量特别敏感,超过设定范围珩磨条寿命都受影响.再者冷却液过滤精度,杂质阻塞磨粒空隙等直接影响其切削性能,尤其是粗珩比较突出.如果在生产管理上,严格控制,完全能保证珩磨加工稳定性,并且有较高的加工精度,通过首批实验情况看,国产珩磨条加工质量较好.3.2批量上机使用情
13、况(表3)l粗珩条600根75付)半精珩条400根(80付)已用45付加工合格缸体约30000台加工合格缸体54000台珩磨孔数120000个珩磨孔数216000个通过以上数据证明,我们研制开发的国产珩磨条在严格执行工艺要求的前提下,使用效果,经济效益都是非常好的.在大批量生产中,基本能满足珩磨加工要求和保证缸孔圆度,圆柱度,表面粗糙度和耐用度等技术要求.国产珩磨条切削性能质量相当于进口珩磨条.故131车间,质检三处对加工使用情况比较满意.4经济效益表3粗珩磨条计算情况:(年生产纲领20万台)(表4)德国(粗)国产(粗)德国(半精)国产(半精)德国(精)国产(精)每付珩磨条可加工(台)800500140012009O0700每付珩磨条使用(根)885555每根珩磨条价格(元)42389423891O83.3年消耗量根)2O0032007158351ll11430年用资金(万元)84.628.53O.57.4120.47表4精珩条:84.628.5=56.1万元据调查目前国内汽车制造厂进口珩磨条半精珩条:30.57.4=23.1万元国产化率很低,基本上是靠进口.所以在解决精珩条:120.47=11.53万元这一技术难题上.长安公司已经走在前面.全年节约资金:56.1+23.1+11.53=90.73责任编辑钟敏万元